水泵房的優化設計探析

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1、水泵房的優化設計探析【摘要】隨著工業和社會生活需求的發展，供水工程日益增多，修建取水泵房也增多，但取水泵房造價較高。據有關文獻介紹，泵房結采用優化設計，可以使工程造價降低5%~25%。可見，探討水泵房優化設計，具有顯著的經濟意義。口【關鍵詞】鋼筋混凝土；矩形沉井；結構；水泵房；優化設計□口AnalysisofOptimaldesignofpumphouseDWangZhen-yeD(TurpanPrefectureInstituteofWaterConservancyandHydropowerSurveyandDesignTu

2、rpanXinjiang838000)□[Abstract]Withthedemandforindustrialdevelopmentandsociallife,increasingwatersupplyprojects,constructionofwaterpumpalsoincreased,butthehighcostofwaterpumpingstations.Accordingtotheliteraturedescription,pumpknotoptimizeddesign,theprojectcostreduced

3、by5%to25%.Canbeseen,optimaldesignofpumphouse,hassignificanteconomicsignificance.D[Keywords]Reinforcedconcrete;Rectangularcaisson;Structure;Pumphouse;optimization□口一般水泵房所處的環境比較復雜，修建時，采用的施工方法及相應的結構形式多種多樣。筆者選擇江河和海邊取水泵房應用最多的鋼筋混凝土矩形沉井結構來作優化設計分析，推導優化設計公式和優化程序。口1・優化設計思路□優化

4、設計的目標是使設計出來的結構在滿足安全使用的條件下，造價最低，這樣的結構才是最優結構對鋼筋混凝土沉井結構，若設計出的每一構件的材料強度都得到充分利用，則這樣的整個結構是最優結構基於上述的思路，可以把凍結內力方法和0.618法結合起來，進行沉井結構的優化設計。首先對擬設計結構方案進行一次內力分析，再把內力凍結起來，用0.618法對各個構件進行優化，得到新的方案；然後再進行內力重分析，重復上述步驟，直至前後兩次計算結果充分接近為止。口2.結構部件的優化設計口鋼筋混凝土沉井結構水泵房為板式結構、框架結構和井字梁結構的混合體。其受力工

5、況很多，計算簡圖也依部位、工況而不同。但按鋼筋混凝土構件分類，可分為純彎板、偏壓板.純彎梁、偏壓柱4種構件，下面就對此4種構件作優化設計推導。口2.1純彎板構件的優化設計。純彎板優化可采用分單位板寬度來分析。口2.1.1目標函數。取目標函數為單位板寬、單位長度的材料和模板造價之和。與目標函數有關的變量有板厚、鋼筋面積、模板面積。口2.1.2約束條件。應考慮抗彎方面的強度約束:(1)最大正彎曲強度；(2)板條兩端最大負彎曲強度;(3)最大剪力強度;(4)最小、最大配筋率；(5)板厚最小要求。2.1.3優化方法及步驟。板條的優化就

6、是要尋求滿足上述全部約束條件的目標函數的最小值。可以理解為：當造價值最小時,材料用量應該最省。考慮約束條件，在內力一定的條件下，對應於每一個板厚值X，可以算出配筋面積，故目標函數屬一維搜索問題，用0.618法可以簡便地求出X的最優解X,步驟：口(1)求X的上、下限作為一維搜索的區間：X的上限：取板的端部彎矩和跨中彎矩的最小值代入約束條件(1X(2),再利用最小配筋率條件得X的上限值X的下限：與上面類似，取板的端部彎矩和跨中彎矩的最小值代入約束條件(1,(2),再利用最大配筋率條件得X的下限值。口(2)用0.618法在［XI、X

7、u］區間搜索，與求出最小的目標函數所對應的X□及對應的配筋量即為最優解。在優化計算中，對每一給定的X值，可由約束(1)〜(3)取等式，求得相應的配筋量，再以約束條件(4,(5)檢驗這4個量，取滿足要求的值。然後以所取的配筋量的值代入約束條件(1)求目標函數。口計算中，彎矩、剪力內力均作為已知條件給出，這是根據計算簡圖預先算好的。口2.2偏壓板構件的優化設計。偏壓板構件優化同樣采取1m寬的板條來分析，其優化方法與上述純彎板的優化方法基本相同，隻是在約束條件中，須計入軸向力的作用。口2.2.1目標函數。取目標函數為單位長度板條的材

8、料和模板造價的和。口2.2.2約束條件。口2.2.2.1最大彎曲壓縮強度(1)大偏心情況(即b時)(2)小偏心情況(即学§b時)□□2.2.2.2最大剪切強度。口2.2.2.3最小配筋率、最大配筋率。□2.2.2.4最小板厚度偏壓板條的優化過程與純彎板條相同，同樣可通過對約束